JP2007183135A - Method and device for inspecting pattern - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To keep the detection capacity of the flaw on a semiconductor pattern even if the line width and pitch of the semiconductor pattern become the wavelength of inspection light or below. <P>SOLUTION: The pixels of sensor image data 4 are subjected to interpolation processing on reference to the output characteristic data C of a sensor 2 formed on the basis of the respective characteristics of the sensor 2 and a magnifying optical system 3 and a mask restoring filter 20 for acquiring sensor image data 28 acquired by restoring the pattern image formed on a mask 1 from the sensor image data 27 subjected to interpolation processing is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば半導体フォトマスクのマスクパターン等の被検査パターン上の微細な欠陥を検査するパターン検査方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a pattern inspection method and apparatus for inspecting fine defects on a pattern to be inspected such as a mask pattern of a semiconductor photomask, for example.

半導体フォトマスク等の半導体パターンの検査装置は、半導体パターン上の微細な欠陥を高分解能で検出することが要求される。このパターン検査装置は、例えば半導体パターンの光学像を撮像して欠陥検査する。すなわち、パターン検査装置は、ＣＣＤ等から成るセンサを用い、このセンサ上に拡大光学系によって拡大された半導体パターンの光学像を結像する。センサは、半導体パターンの光学像に対応する電気的な画像信号を出力する。画像処理装置は、センサから出力された画像信号を入力し、この画像信号を処理して半導体パターンの欠陥検査等を行う。   A semiconductor pattern inspection apparatus such as a semiconductor photomask is required to detect fine defects on a semiconductor pattern with high resolution. This pattern inspection apparatus, for example, picks up an optical image of a semiconductor pattern and inspects the defect. That is, the pattern inspection apparatus uses a sensor composed of a CCD or the like, and forms an optical image of the semiconductor pattern enlarged by the enlargement optical system on this sensor. The sensor outputs an electrical image signal corresponding to the optical image of the semiconductor pattern. The image processing apparatus receives an image signal output from the sensor, processes the image signal, and performs a semiconductor pattern defect inspection or the like.

図８は半導体パターンの検査装置の概念図を示す。半導体フォトマスク（以下、マスクと省略する）１には、半導体パターンが形成されている。センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像する。これにより、マスク１の光学像すなわちマスク１の半導体パターンを撮像したセンサ画像データ４が取得される。
一方、マスク１を設計したときの例えばＣＡＤデータ等の設計データ５がＣＡＤ装置に記憶されている。このＣＡＤデータからマスク１に形成されている半導体パターンの参照データ、すなわちセンサ２により撮像されるマスク１の半導体パターンの光学像に対する参照データ６が生成される。
しかるに、センサ画像データ４と参照データ６とをダイ・ツー・データベース（Ｄie to Ｄatabase）比較部７により比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点を欠陥データとして検出する。 FIG. 8 is a conceptual diagram of a semiconductor pattern inspection apparatus. A semiconductor pattern is formed on a semiconductor photomask (hereinafter abbreviated as “mask”) 1. The sensor 2 images the semiconductor pattern of the mask 1 through the magnifying optical system 3 such as an objective lens. Thus, sensor image data 4 obtained by capturing an optical image of the mask 1, that is, a semiconductor pattern of the mask 1, is acquired.
On the other hand, design data 5 such as CAD data when the mask 1 is designed is stored in the CAD device. From the CAD data, reference data 6 of the semiconductor pattern formed on the mask 1, that is, reference data 6 for the optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 captured by the sensor 2 is generated.
However, the sensor image data 4 and the reference data 6 are compared with each other by a die-to-database comparison unit 7, and a mismatch point between the sensor image data 4 and the reference data 6 is detected as defect data.

図９は半導体パターンの検査装置の具体的な構成図を示す。センサ２から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換器８によりアナログ／デジタル変換されてセンサ画像データ４となる。
一方、ＣＡＤデータ等の設計データ５がデータ展開回路９により展開されて参照データ生成回路１０に送られる。この参照データ生成回路１０は、マスク１の半導体パターンの光学像を模擬したポイント・スプレッド・ファンクション（ＰＳＦ）によりデータ展開回路９により展開された設計データ５をフィルタ演算し、参照データ６を生成する。
レーザ干渉計１１は、例えばマスク１を載置するテーブルのＸＹ位置を検出し、その位置データを出力する。位置補正回路１２は、レーザ干渉計１１から出力された位置データを入力し、この位置データに従って参照データ生成回路１０により生成された参照データ６をＸＹ方向に位置補正する。すなわち、位置補正回路１２は、センサ２の撮像により取得されたセンサ画像データ４の画像位置に対して参照データの画像位置を一致させる。
データ比較回路１３は、センサ画像データ４と参照データ６とをダイ・ツー・データベース比較７により比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点、例えば形状、線幅等の異なる箇所を欠陥データＧとして検出する。なお、データ展開回路９、参照データ生成回路１０、位置補正回路１２は、それぞれコンピュータの演算処理により実行される。 FIG. 9 shows a specific configuration diagram of a semiconductor pattern inspection apparatus. The image signal output from the sensor 2 is analog / digital converted by the A / D converter 8 to become sensor image data 4.
On the other hand, design data 5 such as CAD data is expanded by the data expansion circuit 9 and sent to the reference data generation circuit 10. The reference data generation circuit 10 performs a filter operation on the design data 5 expanded by the data expansion circuit 9 by a point spread function (PSF) simulating an optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 to generate reference data 6. .
For example, the laser interferometer 11 detects the XY position of the table on which the mask 1 is placed and outputs the position data. The position correction circuit 12 receives the position data output from the laser interferometer 11, and corrects the position of the reference data 6 generated by the reference data generation circuit 10 in the XY directions according to the position data. That is, the position correction circuit 12 matches the image position of the reference data with the image position of the sensor image data 4 acquired by the imaging of the sensor 2.
The data comparison circuit 13 compares the sensor image data 4 and the reference data 6 by the die-to-database comparison 7, and identifies mismatched points between the sensor image data 4 and the reference data 6, for example, different portions such as shape and line width. It is detected as defect data G. Note that the data expansion circuit 9, the reference data generation circuit 10, and the position correction circuit 12 are each executed by computer processing.

パターン検査装置に関する技術としては、例えば特許文献１、２がある。特許文献１は、被検査体に設けられたパターンをセンサで撮像してセンサデータを形成し、このセンサデータと予め定められている基準パターンデータとを比較してパターン検査装置に関し、照明光源からの照明光が変化した場合に、この変化に応じてセンサデータの濃度を変換することを開示する。特許文献２は、被検査体のパターンの参照データとセンサデータとを比較してパターンの欠陥を検査するパターン検査装置に関し、参照データとセンサデータとを比較する際に、参照データは、検査が終了した隣接するパターンから予め測定したパターン検査条件により補正した参照データを用いて比較することを開示する。
特開２００１−２６４２６３号公報 特開２００３−２８７４１９号公報 For example, there are Patent Documents 1 and 2 as techniques relating to the pattern inspection apparatus. Patent Document 1 relates to a pattern inspection apparatus by imaging a pattern provided on an object to be inspected with a sensor to form sensor data, and comparing the sensor data with predetermined reference pattern data. It is disclosed that the density of sensor data is converted in accordance with the change in the case where the illumination light changes. Patent Document 2 relates to a pattern inspection apparatus that inspects a pattern defect by comparing reference data of a pattern of an object to be inspected and sensor data. When comparing reference data and sensor data, the reference data is Disclosed is a comparison using reference data corrected in accordance with a pattern inspection condition measured in advance from a completed adjacent pattern.
JP 2001-264263 A JP 2003-287419 A

５５ｎｍ世代の半導体パターンは、その線幅が２２０ｎｍに形成されている。このような半導体パターンのマスクを検査するマスク検査装置では、マスクに対して照射する検査光Ｌの波長が２５７ｎｍ以下になる。検査する半導体パターンの線幅、ピッチが検査光Ｌの波長以下になると、光学的な解像度が低下する。このため、半導体パターンの微細化の進行に伴って光学的な解像度が低下し、半導体パターン上の欠陥を検出する能力が不足する。図９に示す半導体パターンの検査装置や特許文献１、２は、半導体パターンの微細化に伴う欠陥検出能力の低下に対する対策は施されていない。   The 55 nm generation semiconductor pattern has a line width of 220 nm. In such a mask inspection apparatus for inspecting a semiconductor pattern mask, the wavelength of the inspection light L applied to the mask is 257 nm or less. When the line width and pitch of the semiconductor pattern to be inspected are less than or equal to the wavelength of the inspection light L, the optical resolution is lowered. For this reason, as the miniaturization of the semiconductor pattern proceeds, the optical resolution decreases, and the ability to detect defects on the semiconductor pattern is insufficient. The semiconductor pattern inspection apparatus and Patent Documents 1 and 2 shown in FIG. 9 do not take measures against a decrease in defect detection capability accompanying the miniaturization of the semiconductor pattern.

本発明の目的は、半導体パターンの線幅、ピッチが検査光の波長以下になっても半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持できるパターン検査方法及びその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pattern inspection method and apparatus capable of maintaining a defect detection capability on a semiconductor pattern even when the line width and pitch of the semiconductor pattern are equal to or less than the wavelength of the inspection light.

本発明の第１の局面に係るパターン検査方法は、被検査パターンをセンサにより撮像して取得されたセンサ画像データと被検査パターンの参照データとに基づいてコンピュータの演算処理により被検査パターンを検査するパターン検査方法において、少なくともセンサの特性に基づいて作成させたセンサの出力特性データを参照してセンサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データから被検査パターンの像を復元し、復元されたセンサ画像データと参照データとを比較して被検査パターンを検査する。   A pattern inspection method according to a first aspect of the present invention inspects a pattern to be inspected by computer processing based on sensor image data obtained by imaging the pattern to be inspected by a sensor and reference data of the pattern to be inspected. In the pattern inspection method, the pixel of the sensor image data is interpolated with reference to the sensor output characteristic data created based on at least the sensor characteristic, and an image of the pattern to be inspected is obtained from the interpolated sensor image data. The restored pattern is inspected by comparing the restored sensor image data with the reference data.

本発明の第１の局面に係るパターン検査方法において、画素補間処理は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にする。   In the pattern inspection method according to the first aspect of the present invention, the pixel interpolation processing sets the pixel resolution of the sensor image data to the Nth power of 2.

本発明の第１の局面に係るパターン検査方法において、復元されたセンサ画像データは、補間処理された検査画像データをフーリエ逆変換処理して取得する。   In the pattern inspection method according to the first aspect of the present invention, the restored sensor image data is obtained by performing Fourier inverse transform processing on the inspection image data subjected to interpolation processing.

本発明の第２の局面に係るパターン検査装置は、被検査パターンをセンサにより撮像して取得されたセンサ画像データと被検査パターンの参照データとに基づいて被検査パターンを検査するパターン検査装置において、少なくともセンサの特性に基づいて作成させたセンサの出力特性データを参照してセンサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データから被検査パターンの像を復元したセンサ画像データを取得するパターン像復元部と、パターン像復元部により復元されたセンサ画像データと参照データとを比較して被検査パターンを検査するデータ比較部とを具備する。   A pattern inspection apparatus according to a second aspect of the present invention is a pattern inspection apparatus that inspects a pattern to be inspected based on sensor image data acquired by imaging a pattern to be inspected by a sensor and reference data of the pattern to be inspected. Sensor image data obtained by interpolating pixels of sensor image data with reference to sensor output characteristic data created based on at least sensor characteristics, and restoring an image of the pattern to be inspected from the interpolated sensor image data A pattern image restoration unit that acquires the image data, and a data comparison unit that inspects the pattern to be inspected by comparing the sensor image data restored by the pattern image restoration unit with the reference data.

本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、画素補間処理部は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にする。   In the pattern inspection apparatus according to the second aspect of the present invention, the pixel interpolation processing unit sets the pixel resolution of the sensor image data to the second power of N.

本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、ルックアップテーブルには、センサの特性及びセンサの光学系の特性に基づいて作成された出力特性データが記憶される。   In the pattern inspection apparatus according to the second aspect of the present invention, the look-up table stores output characteristic data created based on sensor characteristics and sensor optical system characteristics.

本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、パターン像復元部は、補間処理された検査画像データをフーリエ逆変換処理して復元されたセンサ画像データを取得するフーリエ逆変換処理部を有する。   In the pattern inspection apparatus according to the second aspect of the present invention, the pattern image restoration unit includes an inverse Fourier transform processing unit that acquires the restored sensor image data by performing inverse Fourier transform processing on the inspection image data subjected to interpolation processing. .

本発明の第２の局面に係るパターン検査装置において、被検査パターンは、半導体フォトマスクのマスクパターンを有する。   In the pattern inspection apparatus according to the second aspect of the present invention, the pattern to be inspected has a mask pattern of a semiconductor photomask.

本発明によれば、半導体パターンの線幅、ピッチが検査光の波長以下になっても半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持できるパターン検査方法及びその装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the line | wire width and pitch of a semiconductor pattern become below the wavelength of inspection light, the pattern inspection method and its apparatus which can maintain the detection capability of the defect on a semiconductor pattern can be provided.

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は半導体パターンの検査装置の概念図を示す。なお、図８と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。パターン像復元部としてのマスク復元フィルタ２０がセンサ２とダイ・ツー・データベース比較部７との間に接続されている。このマスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性等に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ４からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データを取得する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a semiconductor pattern inspection apparatus. The same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. A mask restoration filter 20 as a pattern image restoration unit is connected between the sensor 2 and the die-to-database comparison unit 7. The mask restoration filter 20 interpolates the pixels of the sensor image data 4 with reference to the output characteristic data of the sensor 2 created based on the characteristics of the sensor 2, and masks the sensor image data 4 subjected to the interpolation process. Sensor image data obtained by restoring the image of the pattern formed in 1 is acquired.

このような構成であれば、センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像する。これにより、マスク１の光学像すなわちマスク１の半導体パターンを撮像したセンサ画像データ４が取得される。
マスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性等に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ４からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データを取得する。 With such a configuration, the sensor 2 images the semiconductor pattern of the mask 1 via the magnifying optical system 3 such as an objective lens. Thus, sensor image data 4 obtained by capturing an optical image of the mask 1, that is, a semiconductor pattern of the mask 1, is acquired.
The mask restoration filter 20 interpolates the pixels of the sensor image data 4 with reference to the output characteristic data of the sensor 2 created based on the characteristics of the sensor 2 and the mask 1 from the sensor image data 4 subjected to the interpolation process. Sensor image data obtained by restoring the image of the pattern formed in the above is acquired.

一方、マスク１を設計したときの例えばＣＡＤデータ等の設計データ５がＣＡＤ装置に記憶されている。このＣＡＤデータからマスク１に形成されている半導体パターンの参照データ、すなわちセンサ２により撮像されるマスク１の半導体パターンの光学像に対する参照データ６が生成される。
しかるに、ダイ・ツー・データベース比較部７は、センサ画像データ４と参照データ６とを比較し、センサ画像データ４と参照データ６との不一致点を欠陥データとして検出する。 On the other hand, design data 5 such as CAD data when the mask 1 is designed is stored in the CAD device. From the CAD data, reference data 6 of the semiconductor pattern formed on the mask 1, that is, reference data 6 for the optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 captured by the sensor 2 is generated.
However, the die-to-database comparison unit 7 compares the sensor image data 4 with the reference data 6 and detects a mismatch point between the sensor image data 4 and the reference data 6 as defect data.

図２は半導体パターンの検査装置の具体的な構成図を示す。なお、図９と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
マスク復元フィルタ２０がＡ／Ｄ変換器８とデータ比較回路１３との間に接続されている。このマスク復元フィルタ２０は、センサ２の特性及び対物レンズ等の拡大光学系３の特性に基づいて作成させたセンサ２の出力特性データを記憶するルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１を有する。このマスク復元フィルタ２０は、ルックアップテーブル２１に記憶された出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。 FIG. 2 shows a specific configuration diagram of a semiconductor pattern inspection apparatus. The same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
A mask restoration filter 20 is connected between the A / D converter 8 and the data comparison circuit 13. The mask restoration filter 20 has a look-up table (LUT) 21 that stores output characteristic data of the sensor 2 created based on characteristics of the sensor 2 and characteristics of the magnifying optical system 3 such as an objective lens. The mask restoration filter 20 performs interpolation processing on the pixels of the sensor image data 4 with reference to the output characteristic data stored in the lookup table 21.

図３はマスク復元フィルタ２０の具体的な構成図を示す。このマスク復元フィルタ２０は、画素補間処理部２２と、フーリエ逆変換処理部２３としての逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２４と、逆フィルタ演算部２５と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２６とを有する。これら画素補間処理部２２と、逆高速フーリエ変換部２４と、逆フィルタ演算部２５と、高速フーリエ変換部２６とは、コンピュータの演算処理により実行される。   FIG. 3 shows a specific configuration diagram of the mask restoration filter 20. The mask restoration filter 20 includes a pixel interpolation processing unit 22, an inverse fast Fourier transform unit (IFFT) 24 as a Fourier inverse transform processing unit 23, an inverse filter calculation unit 25, and a fast Fourier transform unit (FFT) 26. Have. The pixel interpolation processing unit 22, the inverse fast Fourier transform unit 24, the inverse filter computation unit 25, and the fast Fourier transform unit 26 are executed by computer computation processing.

画素補間処理部２２は、ルックアップテーブル２１に記憶された出力特性データを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。ルックアップテーブル２１に記憶されるセンサ２の出力特性データは、コンピュータによるシミュレーションの実行により取得される。このシミュレーションは、マスク１に半導体パターンを形成し、センサ２により対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像するというシミュレーションモデルを作成し、このシミュレーションモデルを動作させて例えばマスク１に照射する検査光Ｌの波長を可変し、マスク１に検査光Ｌを照射し、拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンの光学像をセンサ２により検出し、このときの検査光Ｌの波長とセンサ２から出力される電気信号との関係をセンサ２の特性及び拡大光学系３の特性に基づいて取得する。このシミュレーションにより取得された検査光Ｌの波長とセンサ２から出力される電気信号との関係がセンサ２の出力特性データとしてルックアップテーブル２１に記憶される。   The pixel interpolation processing unit 22 performs interpolation processing on the pixels of the sensor image data 4 with reference to the output characteristic data stored in the lookup table 21. The output characteristic data of the sensor 2 stored in the lookup table 21 is acquired by executing a simulation by a computer. In this simulation, a simulation model is created in which a semiconductor pattern is formed on the mask 1 and the semiconductor pattern of the mask 1 is imaged by the sensor 2 via the magnifying optical system 3 such as an objective lens. The wavelength of the inspection light L applied to the mask 1 is varied, the inspection light L is applied to the mask 1, and the optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 is detected by the sensor 2 via the magnifying optical system 3. The relationship between the wavelength of the light L and the electrical signal output from the sensor 2 is acquired based on the characteristics of the sensor 2 and the characteristics of the magnifying optical system 3. The relationship between the wavelength of the inspection light L acquired by this simulation and the electrical signal output from the sensor 2 is stored in the lookup table 21 as output characteristic data of the sensor 2.

図４はルックアップテーブル２１に記憶されているセンサ２の出力特性データＣの一例を示す。この出力特性データＣは、センサ２により検出されるマスク１の半導体パターンの光学像であって、検査光Ｌの各波長毎に複数記憶される。このような出力特性データＣを用いてセンサ画像データ４の画素を補間処理することにより画素補間処理部２２は、センサ画像データの画素分解能を２のＮ乗にすることを可能とする。   FIG. 4 shows an example of the output characteristic data C of the sensor 2 stored in the lookup table 21. The output characteristic data C is an optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 detected by the sensor 2 and is stored in plural for each wavelength of the inspection light L. By interpolating the pixels of the sensor image data 4 using such output characteristic data C, the pixel interpolation processing unit 22 can make the pixel resolution of the sensor image data 2 to the Nth power.

フーリエ逆変換処理部２３は、画素補間処理部２２により補間処理されたセンサ画像データ２７をフーリエ逆変換処理して復元されたセンサ画像データ２８を取得するもので、逆高速フーリエ変換部２４は、画素補間処理部２２により画素補間処理されたセンサ画像データ２７に対して逆高速フーリエ変換を行う。逆フィルタ演算部２５は、逆高速フーリエ変換部２４により逆高速フーリエ変換されたセンサ画像データに対して逆フィルタを行ってセンサ画像データを回復する。高速フーリエ変換部２６は、逆フィルタ演算部２５により回復されたセンサ画像データに対して高速フーリエ変換を行ってマスク１の半導体パターンの像を復元したセンサ画像データ２８を取得する。   The Fourier inverse transform processing unit 23 acquires sensor image data 28 restored by performing Fourier inverse transform processing on the sensor image data 27 interpolated by the pixel interpolation processing unit 22, and the inverse fast Fourier transform unit 24 An inverse fast Fourier transform is performed on the sensor image data 27 subjected to pixel interpolation processing by the pixel interpolation processing unit 22. The inverse filter calculation unit 25 performs an inverse filter on the sensor image data subjected to the inverse fast Fourier transform by the inverse fast Fourier transform unit 24 to recover the sensor image data. The fast Fourier transform unit 26 performs the fast Fourier transform on the sensor image data recovered by the inverse filter calculation unit 25 to obtain the sensor image data 28 obtained by restoring the semiconductor pattern image of the mask 1.

次に、上記の如く構成された装置によるパターン検査動作について説明する。
検査光Ｌがマスク１に照射される。センサ２は、対物レンズ等の拡大光学系３を介してマスク１の半導体パターンを撮像し、画像信号を出力する。センサ２から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換器８によりアナログ／デジタル変換されてセンサ画像データ４となる。図５はセンサ２からのセンサ画像データ４の一例を示す。センサ２は、複数のＣＣＤを縦横方向に一定間隔毎に配列して成る。これにより、センサ２は、各ＣＣＤの画素毎の入射光強度に応じた画素値から成る画像信号を出力する。従って、図５に示すセンサ２からのセンサ画像データ４は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎから成る。 Next, the pattern inspection operation by the apparatus configured as described above will be described.
The inspection light L is applied to the mask 1. The sensor 2 images the semiconductor pattern of the mask 1 via the magnifying optical system 3 such as an objective lens, and outputs an image signal. The image signal output from the sensor 2 is analog / digital converted by the A / D converter 8 to become sensor image data 4. FIG. 5 shows an example of sensor image data 4 from the sensor 2. The sensor 2 is formed by arranging a plurality of CCDs at regular intervals in the vertical and horizontal directions. Thus, the sensor 2 outputs an image signal composed of pixel values corresponding to the incident light intensity for each pixel of each CCD. Therefore, the sensor image data 4 from the sensor 2 shown in FIG. 5 includes pixel values p 1 , p 2 ,.

画素補間処理部２２は、センサ画像データ４を入力し、ルックアップテーブル２１に記憶されている例えば図４に示す出力特性データＣを読み出し、この出力特性データＣを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理する。図６は補間処理後のセンサ画像データ２７を示す。このセンサ画像データ２７は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの各間に各補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎを有する。これら補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎの各位置は、各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの中間点に限らず、図４に示す出力特性データＣの曲線に倣った各位置に決定される。これにより、補間処理後のセンサ画像データ２７は、補間処理する前のセンサ画像データ４よりも画素分解能を２のＮ乗だけ高くなる。 The pixel interpolation processing unit 22 inputs the sensor image data 4, reads out the output characteristic data C shown in FIG. 4 stored in the lookup table 21, for example, and refers to the output characteristic data C to obtain the sensor image data 4. Interpolate the pixels. FIG. 6 shows the sensor image data 27 after the interpolation process. The sensor image data 27 has interpolation values f 1 , f 2 ,..., Fn between the pixel values p 1 , p 2 ,. The positions of these interpolation values f 1 , f 2 ,..., Fn are not limited to the intermediate points of the pixel values p 1 , p 2 ,. Determined to position. As a result, the sensor image data 27 after the interpolation processing has a pixel resolution that is 2 N higher than the sensor image data 4 before the interpolation processing.

逆高速フーリエ変換部２４は、画素補間処理部２２により画素補間処理されたセンサ画像データ２７に対して逆高速フーリエ変換を行う。逆フィルタ演算部２５は、逆高速フーリエ変換部２４により逆高速フーリエ変換されたセンサ画像データ２７に対して逆フィルタを行ってセンサ画像データを回復する。高速フーリエ変換部２６は、逆フィルタ演算部２５により回復されたセンサ画像データに対して高速フーリエ変換を行ってマスク１の半導体パターンの像を復元した例えば図７に示すようなセンサ画像データ２８を取得する。   The inverse fast Fourier transform unit 24 performs inverse fast Fourier transform on the sensor image data 27 subjected to pixel interpolation processing by the pixel interpolation processing unit 22. The inverse filter calculation unit 25 performs an inverse filter on the sensor image data 27 subjected to the inverse fast Fourier transform by the inverse fast Fourier transform unit 24 to recover the sensor image data. The fast Fourier transform unit 26 performs, for example, sensor image data 28 as shown in FIG. 7 obtained by performing fast Fourier transform on the sensor image data recovered by the inverse filter calculation unit 25 to restore the image of the semiconductor pattern of the mask 1. get.

一方、ＣＡＤデータ等の設計データ５がデータ展開回路９により展開されて参照データ生成回路１０に送られる。この参照データ生成回路１０は、マスク１の半導体パターンの光学像を模擬したポイント・スプレッド・ファンクション（ＰＳＦ）によりデータ展開回路９により展開された設計データ５をフィルタ演算し、参照データ６を生成する。
レーザ干渉計１１は、例えばマスク１を載置するテーブルのＸＹ位置を検出し、その位置データを出力する。位置補正回路１２は、レーザ干渉計１１から出力された位置データを入力し、この位置データに従って参照データ生成回路１０により生成された参照データ６をＸＹ方向に位置補正する。すなわち、位置補正回路１２は、センサ２の撮像により取得されたセンサ画像データ４の画像位置に対して参照データの画像位置を一致させる。
データ比較回路１３は、センサ画像データ２８と参照データ６とをダイ・ツー・データベース比較７により比較し、センサ画像データ２８と参照データ６との不一致点、例えば形状、線幅等の異なる箇所を欠陥データＧとして検出する。 On the other hand, design data 5 such as CAD data is expanded by the data expansion circuit 9 and sent to the reference data generation circuit 10. The reference data generation circuit 10 performs a filter operation on the design data 5 expanded by the data expansion circuit 9 by a point spread function (PSF) simulating an optical image of the semiconductor pattern of the mask 1 to generate reference data 6. .
For example, the laser interferometer 11 detects the XY position of the table on which the mask 1 is placed and outputs the position data. The position correction circuit 12 receives the position data output from the laser interferometer 11, and corrects the position of the reference data 6 generated by the reference data generation circuit 10 in the XY directions according to the position data. That is, the position correction circuit 12 matches the image position of the reference data with the image position of the sensor image data 4 acquired by the imaging of the sensor 2.
The data comparison circuit 13 compares the sensor image data 28 and the reference data 6 by the die-to-database comparison 7, and finds a mismatch point between the sensor image data 28 and the reference data 6, for example, a different part such as a shape and a line width. It is detected as defect data G.

このように上記一実施の形態によれば、センサ２及び拡大光学系３の各特性に基づいて作成されたセンサ２の出力特性データＣを参照してセンサ画像データ４の画素を補間処理し、この補間処理されたセンサ画像データ２７からマスク１に形成されたパターンの像を復元したセンサ画像データ２８を取得するマスク復元フィルタ２０を設けたので、補間処理後のセンサ画像データ２７は、補間処理する前のセンサ画像データ４よりも画素分解能を２のＮ乗だけ高くでき、高精度にマスク１の半導体パターンの像を復元できる。   As described above, according to the embodiment, the pixel of the sensor image data 4 is interpolated with reference to the output characteristic data C of the sensor 2 created based on the characteristics of the sensor 2 and the magnifying optical system 3, Since the mask restoration filter 20 for obtaining the sensor image data 28 obtained by restoring the pattern image formed on the mask 1 from the sensor image data 27 subjected to the interpolation processing is provided, the sensor image data 27 after the interpolation processing is interpolated. The pixel resolution can be made higher by 2 to the Nth power than the sensor image data 4 before the process, and the image of the semiconductor pattern of the mask 1 can be restored with high accuracy.

従って、補間処理して画素分解能を２のＮ乗だけ高くしたセンサ画像データ２８と参照データ６とを比較することにより、例えば線幅が２２０ｎｍに形成される５５ｎｍ世代の半導体パターンのような微細化が進んだ半導体パターンの検査において、検査する半導体パターンの線幅、ピッチが検査光Ｌの波長以下になっても、半導体パターン上の欠陥の検出能力を維持でき、欠陥の検出感度を向上できる。   Therefore, by comparing the sensor image data 28 having the pixel resolution increased by the power of 2 to the Nth power by the interpolation process and the reference data 6, for example, miniaturization such as a 55 nm generation semiconductor pattern formed with a line width of 220 nm. In the inspection of a semiconductor pattern having advanced, even if the line width and pitch of the semiconductor pattern to be inspected are less than or equal to the wavelength of the inspection light L, the defect detection capability on the semiconductor pattern can be maintained and the defect detection sensitivity can be improved.

なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形してもよい。
例えば、上記一実施の形態は、半導体フォトマスクのマスクパターンの検査に適用した場合について説明したが、これに限らず、微細な各種パターンの検査に適用可能である。
画素補間処理部２２は、図６に示すように各画素値ｐ１、ｐ２、…、ｐｎの各間に各補間値ｆ１、ｆ２、…、ｆｎを決定しているが、これに限らず、ルックアップテーブル２１に記憶されている出力特性データＣを参照してさらに高分解能な補間処理を行ってもよい。例えば、各画素値ｐ１、ｐ２の間に補間値ｆ１を決定し、さらに画素値ｐ１と補間値ｆ１との間や補間値ｆ１と画素値ｐ２との間等にもそれぞれ各補間値を決定してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said one Embodiment, You may deform | transform as follows.
For example, although the above-described embodiment has been described with respect to the case where it is applied to the inspection of a mask pattern of a semiconductor photomask, the present invention is not limited to this and is applicable to inspection of various fine patterns.
The pixel interpolation processing unit 22 determines the interpolated values f 1 , f 2 ,..., Fn between the pixel values p 1 , p 2 ,. However, the output characteristic data C stored in the lookup table 21 may be referred to and interpolation processing with higher resolution may be performed. For example, the interpolation value f 1 is determined between the pixel values p 1 and p 2 , and further between the pixel value p 1 and the interpolation value f 1 or between the interpolation value f 1 and the pixel value p 2. Each interpolation value may be determined.

本発明に係る半導体パターンの検査装置の一実施の形態を示す概念図。The conceptual diagram which shows one Embodiment of the inspection apparatus of the semiconductor pattern which concerns on this invention. 同装置の具体的な構成図。The specific block diagram of the apparatus. 同装置におけるマスク復元フィルタの具体的な構成図。The specific block diagram of the mask restoration filter in the same apparatus. 同装置におけるルックアップテーブルに記憶されている出力特性データの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the output characteristic data memorize | stored in the look-up table in the same apparatus. 同装置におけるセンサ画像データの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the sensor image data in the same apparatus. 同装置における補間処理後のセンサ画像データの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the sensor image data after the interpolation process in the same apparatus. 同装置における復元されたセンサ画像データの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the decompress | restored sensor image data in the same apparatus. 従来の半導体パターンの検査装置の概念図。The conceptual diagram of the inspection apparatus of the conventional semiconductor pattern. 同装置の具体的な構成図。The specific block diagram of the apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１：半導体フォトマスク、２：センサ、３：拡大光学系、４：センサ画像データ、５：設計データ、６：参照データ、７：ダイ・ツー・データベース（Ｄie to Ｄatabase）比較部、８：Ａ／Ｄ変換器、９：データ展開回路、１０：参照データ生成回路、１１：レーザ干渉計、１２：位置補正回路、１３：データ比較回路、２０：マスク復元フィルタ、２１：ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、２２：画素補間処理部、２３：フーリエ逆変換処理部、２４：逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）、２５：逆フィルタ演算部、２６：高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）、２７：補間処理後のセンサ画像データ、２８：復元されたセンサ画像データ。   1: semiconductor photomask, 2: sensor, 3: magnifying optical system, 4: sensor image data, 5: design data, 6: reference data, 7: Die to Database comparison unit, 8: A / D converter, 9: data expansion circuit, 10: reference data generation circuit, 11: laser interferometer, 12: position correction circuit, 13: data comparison circuit, 20: mask restoration filter, 21: lookup table (LUT) 22: Pixel interpolation processing unit, 23: Inverse Fourier transform processing unit, 24: Inverse fast Fourier transform unit (IFFT), 25: Inverse filter operation unit, 26: Fast Fourier transform unit (FFT), 27: After interpolation processing Sensor image data, 28: restored sensor image data.

Claims (5)

被検査パターンをセンサにより撮像して取得したセンサ画像データと前記被検査パターンの参照データとに基づいて前記被検査パターンを検査するパターン検査方法において、
少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理された前記センサ画像データから前記被検査パターンの像を復元し、
前記復元された前記センサ画像データと前記参照データとを比較して前記被検査パターンを検査する、
ことを特徴とするパターン検査方法。 In the pattern inspection method for inspecting the pattern to be inspected based on the sensor image data acquired by imaging the pattern to be inspected by the sensor and the reference data of the pattern to be inspected,
The pixel of the sensor image data is interpolated with reference to the output characteristic data of the sensor generated based on at least the characteristics of the sensor, and the image of the inspection pattern is restored from the sensor image data subjected to the interpolation processing And
Inspecting the pattern to be inspected by comparing the restored sensor image data and the reference data,
A pattern inspection method characterized by the above. 前記画素補間処理は、少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの前記出力特性データをルックアップテーブルに記憶し、このルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理することを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。   In the pixel interpolation process, the output characteristic data of the sensor generated based on at least the characteristic of the sensor is stored in a lookup table, and the sensor is referred to with reference to the output characteristic data stored in the lookup table 2. The pattern inspection method according to claim 1, wherein pixels of the image data are subjected to interpolation processing. 被検査パターンをセンサにより撮像して取得したセンサ画像データと前記被検査パターンの参照データとに基づいて前記被検査パターンを検査するパターン検査装置において、
少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記センサの出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理し、この補間処理された前記センサ画像データから前記被検査パターンの像を復元した前記センサ画像データを取得するパターン像復元部と、
前記パターン像復元部により復元された前記センサ画像データと前記参照データとを比較して前記被検査パターンを検査するデータ比較部と、
を具備することを特徴とするパターン検査装置。 In a pattern inspection apparatus that inspects the inspection pattern based on sensor image data acquired by imaging the inspection pattern with a sensor and reference data of the inspection pattern,
The pixel of the sensor image data is interpolated with reference to the output characteristic data of the sensor generated based on at least the characteristics of the sensor, and the image of the inspection pattern is restored from the sensor image data subjected to the interpolation processing A pattern image restoration unit for obtaining the sensor image data,
A data comparison unit that inspects the inspected pattern by comparing the sensor image data restored by the pattern image restoration unit with the reference data;
A pattern inspection apparatus comprising: 前記パターン像復元部は、少なくとも前記センサの特性に基づいて作成させた前記画像センサの前記出力特性データを記憶するルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理する画素補間処理部を有することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。   The pattern image restoration unit has a lookup table that stores the output characteristic data of the image sensor created based on at least the characteristics of the sensor, and refers to the output characteristic data stored in the lookup table The pattern inspection apparatus according to claim 3, further comprising a pixel interpolation processing unit that performs interpolation processing on pixels of the sensor image data. 前記パターン像復元部は、少なくとも前記センサの特性及び前記センサの光学系の特性に基づいて作成させた前記センサの前記出力特性データを記憶するルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルに記憶された前記出力特性データを参照して前記センサ画像データの画素を補間処理する画素補間処理部と、
前記画素補間処理部により画素補間処理された前記センサ画像データに対して逆高速フーリエ変換を行う逆高速フーリエ変換部と、
前記逆高速フーリエ変換部により逆高速フーリエ変換された前記センサ画像データに対して逆フィルタを行って前記センサ画像データを回復する逆フィルタ演算部と、
前記逆フィルタ演算部により回復された前記センサ画像データに対して高速フーリエ変換を行って前記被検査パターンの像を復元した前記センサ画像データを取得する高速フーリエ変換部と、
を有することを特徴とする請求項３記載のパターン検査装置。 The pattern image restoration unit has a lookup table that stores the output characteristic data of the sensor created based on at least the characteristics of the sensor and the characteristics of the optical system of the sensor, and is stored in the lookup table. A pixel interpolation processing unit for interpolating the pixels of the sensor image data with reference to the output characteristic data;
An inverse fast Fourier transform unit that performs inverse fast Fourier transform on the sensor image data that has undergone pixel interpolation processing by the pixel interpolation processing unit;
An inverse filter operation unit that performs an inverse filter on the sensor image data that has been subjected to inverse fast Fourier transform by the inverse fast Fourier transform unit, and recovers the sensor image data;
A fast Fourier transform unit that obtains the sensor image data obtained by performing a fast Fourier transform on the sensor image data recovered by the inverse filter operation unit to restore an image of the pattern to be inspected;
The pattern inspection apparatus according to claim 3, further comprising:
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